[发明专利]汽车电动转向电机磁场定向控制的串级系统稳定调速方法

摘要

一种汽车电动转向电机磁场定向控制的串级系统稳定调速方法，基于自抗扰控制理论，对汽车电动助力转向永磁同步电机的磁场定向控制，设计鲁棒性强的串级系统稳定调速控制方法，具体包括设计串级控制系统及其输入输出控制变量；设计串级控制系统的外环自抗扰控制器；设计串级控制系统的内环自抗扰控制器；设计内外环自抗扰控制器的参数；最后得到汽车电动助力转向永磁同步电机磁场定向控制的串级系统稳定调速方法。本发明能够消除汽车电动助力转向永磁同步电机磁场定向控制串级系统中的未知、非线性、不确定因素，以及突加负载的扰动，使汽车电动助力转向永磁同步电机磁场定向控制的串级系统，能够取得在高速高精度下的稳定调速效果。

主权项

一种汽车电动转向电机磁场定向控制的串级系统稳定调速方法，其特征在于，包括步骤如下：(1)设计串级控制系统及其输入输出控制变量根据汽车电动助力转向永磁同步电机磁场定向控制的需求，串级控制系统按照信号传递的顺序，从左到右设计为：外环自抗扰控制器、内环自抗扰控制器、内环自抗扰控制器的控制对象、外环自抗扰控制器的控制对象，组成内外环串联系统的结构；(2)设计串级控制系统的外环自抗扰控制器外环自抗扰控制器的输入设计为两个，转速设定值与永磁同步电机终端实际转速测量值，外环自抗扰控制器的输出，设计为虚拟的控制中间变量Iq(t)；为保证外环自抗扰控制器的控制效果，防止控制过程超调，应使外环自抗扰控制器的输出控制变量的变化缓慢平滑一些，需要安排过渡过程；为估计系统所产生的误差和扰动的不确定信息，设计状态变量的扩张状态观测器；为抑制系统输出控制变量的误差，进行非线性的系统反馈控制；为增强抗干扰能力，根据估计出的误差和扰动，对输出控制变量进行误差和扰动的补偿；(3)设计串级控制系统的内环自抗扰控制器内环自抗扰控制器的输入设计为两个，虚拟的控制中间变量与驱动永磁同步电机当前转速的实际交轴电流流Iq(t)，内环自抗扰控制器的输出，设计为驱动永磁同步电机目标转速所需交轴电压值Vq(t)；为估计系统所产生的误差和扰动的不确定信息，设计状态变量的扩张状态观测器；为抑制系统输出控制变量的误差，进行非线性的系统反馈控制；为增强抗干扰能力，根据估计出的误差和扰动，对输出控制变量进行误差和扰动的补偿；不需要设计内环自抗扰控制器的安排过渡过程部分，简化控制器设计，以及内环自抗扰控制器可让永磁同步电机转速尽可能好的跟踪外环自抗扰控制器输入给定的转速设定值，从而取得良好串级控制效果；(4)设计内外环自抗扰控制器的参数设计外环自抗扰控制器和内环自抗扰控制器的扩张状态观测器参数β1、β2、β3； 设计外环自抗扰控制器的采样步长h1，过渡过程时间T0，控制器参数r1、h1、c1；设计内环自抗扰控制器的采样步长h2，控制器参数r2、h2、c2，β1是观测状态变量的反馈系数；β2是观测状态微分变量的反馈系数；β3是观测误差和扰动的反馈系数；r1、r2是速度因子；h1、h2是所定义非线性函数fhan的采样步长、c1、c2是阻尼因子。